JP2014138505A - Shaft grounding device of rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、回転軸に溜まる電荷を接地させる回転機の軸接地装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a shaft grounding device for a rotating machine that grounds charges accumulated on a rotating shaft.
一般に、電動機や発電機等の回転機には軸接地を必要とするものがある。例えば、インバータ駆動の電動機は、その駆動電源に高調波が含まれることから、固定子との間の静電容量に基づき電荷が溜まり易い。これ以外の、発電機や蒸気タービンのロータ軸にも電荷が溜まることが知られている。このように、回転機の回転軸に電荷が溜まると、軸受の電蝕等を引き起こすため、回転軸を接地して電荷を逃がす必要がある。 In general, some rotating machines such as electric motors and generators require shaft grounding. For example, since an inverter-driven electric motor includes harmonics in its driving power supply, electric charges are likely to accumulate based on the capacitance between the electric motor and the stator. It is known that electric charges accumulate on the rotor shafts of other generators and steam turbines. As described above, when electric charges are accumulated on the rotating shaft of the rotating machine, the electric corrosion of the bearing is caused. Therefore, it is necessary to ground the rotating shaft to release the electric charges.
このための軸接地方法としては、回転体である軸と非回転体である炭素ブラシとを接触させ、この炭素ブラシを介して接地することで軸の電荷を逃がすものが知られている。しかし、炭素ブラシによる軸接地方法は、炭素ブラシが回転体(スリップリング)に接触しているため、ブラシとスリップリング間の接触面に抵抗値が存在するので運転環境の影響を受け、十分な信頼性がない。また、ブラシの消耗に応じ取替えが必要であり、予備品を保有する必要があると共に、炭素の磨耗による粉塵が問題であった。さらに、この炭素ブラシの取替えのために、回転機を停止する必要があった。 As a shaft grounding method for this purpose, there is known a method in which a shaft serving as a rotating body and a carbon brush serving as a non-rotating body are brought into contact with each other and grounded via the carbon brush to release the shaft charge. However, the shaft contact method using the carbon brush is sufficiently affected by the operating environment because there is a resistance value on the contact surface between the brush and the slip ring because the carbon brush is in contact with the rotating body (slip ring). There is no reliability. Also, replacement is necessary according to the wear of the brush, and it is necessary to have spare parts, and dust due to carbon wear has been a problem. Furthermore, it was necessary to stop the rotating machine in order to replace the carbon brush.
このため接地用のブラシ交換を容易にする構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案でも、回転体との接触により接地を行うことに代りはなく、回転体との接触(摩擦)に伴う上述した問題点を有する。 For this reason, the structure which makes the brush exchange for grounding easy is proposed (for example, refer patent document 1). However, even in this proposal, there is no substitute for grounding by contact with the rotating body, and the above-described problems associated with contact (friction) with the rotating body are present.
このように、これまでの軸接地方法は、回転体である軸と炭素ブラシとを接触させ、炭素ブラシを接地することで軸の電荷をにがしていた。このため、炭素ブラシの消耗に応じて取替えが必要であり、予備品を保有する必要性と炭素の磨耗による粉塵の問題等があった。 As described above, in the conventional shaft grounding method, the shaft, which is a rotating body, is brought into contact with the carbon brush, and the carbon brush is grounded to remove the shaft charge. For this reason, it is necessary to replace the carbon brush in accordance with the consumption of the carbon brush, and there is a need to have a spare part and a problem of dust due to carbon wear.
従って、本発明は、回転軸を低抵抗で確実に接地し、摩擦により生じる粉塵の発生や摩擦に伴う消耗品の予備品をなくすことができ、しかも交換作業に伴う回転機の停止を必要としない回転機の軸接地装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can reliably ground the rotating shaft with low resistance, eliminate the generation of dust caused by friction and the spare parts of consumables accompanying friction, and also requires the rotating machine to be stopped due to replacement work. An object of the present invention is to provide a shaft grounding device for a rotating machine that does not.
本発明の実施の形態に係る回転機の軸接地装置は、 回転機の回転軸に、その径方向に延出するように一体的に取り付けられた接地板と、内部に導電性の液体が収容され、この液体と前記接地板とが接触するように設置された液体槽、及び前記液体内から外部へ導出される導体と接続する端子とを備えたことを特徴とする。 A shaft grounding device for a rotating machine according to an embodiment of the present invention includes a grounding plate integrally attached to a rotating shaft of the rotating machine so as to extend in the radial direction, and a conductive liquid accommodated therein. And a liquid tank installed so that the liquid and the ground plate are in contact with each other, and a terminal connected to a conductor led out from the liquid to the outside.
本発明によれば、液体を介しての軸接地構成であるため、回転する軸が極めて低い抵抗値で接地される。また、消耗品がなくランニングコストが低減すると共に、接触時の磨耗による粉塵は発生しない。さらに、回転機の運転中でも液体を取替え可能であり、メンテナンスのために回転機を停止する必要がなくなる。 According to the present invention, since the shaft is grounded via the liquid, the rotating shaft is grounded with an extremely low resistance value. In addition, there are no consumables, running costs are reduced, and dust due to wear during contact is not generated. Furthermore, the liquid can be changed while the rotating machine is in operation, and it is not necessary to stop the rotating machine for maintenance.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この発明の実施の形態は、電動機や発電機等の回転機の回転軸を接地するに際し、回転軸に設けた接地板の少なくとも一部を液体に浸し、液体を介して電荷を逃がす簡便な接地構成を採用している。 In the embodiment of the present invention, when the rotating shaft of a rotating machine such as an electric motor or a generator is grounded, the grounding plate provided on the rotating shaft is immersed in a liquid, and a simple grounding that releases electric charges through the liquid. The configuration is adopted.
図1で示す第一の実施形態では、この軸接地装置11は、接地板12、及び液体槽13を有する。接地板12は円板状を成し、図示しない回転機本体の回転軸14と一体的に連結する回転軸12aを有する。そして、この回転軸12aの外周から径方向に延出するように一体形成されている。したがって、接地板12は、回転機の回転軸14に、その径方向に延出するように一体的に取り付けられた構成と同義である。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the
液体槽13は、内部に導電性の液体16が収容されており、この液体16に対して接地板12の少なくとも一部が接触するように構成されている。そして、この液体16が、液中の接地端子17に接続する導体18を介して接地されている。また、液体槽13の上部には液体16の注入用の開口21が、底部には排出用の開口22が設けられており、これらは、常時栓体により閉鎖されている。
The
ここで、前述した接地板12は、少なくとも一部が常時液体16中に浸されているので、耐錆の高い金属体、例えばステンレスなどで形成する。また、液体16としては、導電性を有する液体であればなんでもよいが、水道水を用いれば簡便に入手できる。
Here, since at least a part of the above-described
上記構成によれば、回転機の回転軸14に溜まった電荷は、この回転軸14と一体的に連結した接地板12を通して液体16に流れ、その液中の接地端子17及び導体18を通して大地に流れ、回転軸14上から逃がすことができる。このため、回転軸14上に溜まった電荷により軸受に電蝕が生じることを有効に防止できる。
According to the above configuration, the electric charge accumulated on the rotating
また、接地板12は、その板面が、回転軸14の径方向に延出するように一体的に取り付けられ、その少なくとも一部を液体16に浸す構成であるため、回転軸14の回転により液体16から受ける機械的抵抗力は少なく、液体16との接触による動力ロスを最小限とすることができる。
Further, the
また、この実施の形態による液体16を用いた軸接地装置11は、従来の炭素ブラシのように、回転軸側との接触により摩滅することはないので、炭素ブラシの摩滅に伴う粉塵の発生がない。また、摩滅に伴う部品交換を要しないので、交換部品の用意や、交換のための手間を省ける。
Further, the
勿論、液体16も長期間の使用により水質が変化するので、ある期間が経過すれば液体16の交換も必要になるが、その交換は、液体槽13からの液体16の排出及び注入だけであり、回転機の運転を停止させることなく容易に行うことができ、回転機の運転効率が低下することはない。
Of course, since the
次に、図2で示す第二の実施の形態を説明する。この実施の形態では、接地板12を、回転軸14の軸方向に対して、複数枚、間隔を保って取り付けている。このように構成すると、円板状の接地板(金属体)12を何枚も液体16に浸すことになるので、液体16との接触断面積が大きくなり、電導率が向上するので低抵抗を実現し、信頼性を向上させることができる。
Next, a second embodiment shown in FIG. 2 will be described. In this embodiment, a plurality of
次に、図3で示す第三の実施の形態を説明する。この実施の形態も、接地板12を、回転軸14の軸方向に対して、複数枚(12A,12Bとする)、間隔を保って取り付けているが、これら複数枚の接地板12A,12Bは、これら接地板毎に設けられた液体槽13A,13B内にて導電性の液体16A,16Bと個別に接触している。そして、各液体槽13A,13B内の液体16A,16B相互間には接続端子23A,23Bを介して外部電源24を接続し、これら液体16A,16B相互間の導通チェックを可能とした。
Next, a third embodiment shown in FIG. 3 will be described. In this embodiment as well, a plurality of ground plates 12 (12A, 12B) are attached to the axial direction of the rotating
図示しない回転機本体は、図示の液体槽13A,13B間に位置しており、接地板の回転軸12Aa,12Baは、回転機本体の両端においてその回転軸14とそれぞれ一体的に連結している。このため、外部電源24から一方の液体槽13A内の液体16A、一方の接地板12A及びその軸12Aa、回転機本体の回転軸14、他方の接地板軸12Ba及び接地板12B、他方の液体槽13B内の液体16Bを経て外部電源24に到る閉回路が形成される。したがって、液体16A,16B相互間の導通チェックを行うことにより、接地板12A,12Bと対応する液体16A,16Bとの間の導通チェックが行われることとなり、回転軸14に溜まった電荷を、確実に接地していることを常に確認することができる。
A rotating machine main body (not shown) is located between the illustrated
なお、図3では、液体槽13A,13Bを別体の容器により構成していたが、図4で示す第4の実施形態のように、共通の容器27内に仕切り28を設けて個別の液体槽13A,13Bを形成してもより、他の構成は図3と同じであり、対応する部分には同じ符号を付している。
In FIG. 3, the
このように構成しても、液体16A,16B相互間の導通チェックを行うことにより、接地板12A,12Bと対応する液体16A,16Bとの間の導通チェックが行われることとなり、回転軸14に溜まった電荷を、確実に接地していることを常に確認することができる。
Even with this configuration, by conducting a continuity check between the
次に、図5で示す第5の実施の形態を説明する。この実施の形態は、液体槽13に対する液体16の交換に関するもので、液体槽13の外部に補助槽30を上下動可能に設けている。この補助槽30の底部開口31は、液体槽13の底部開口22と管路31を介して連通している。そして、補助槽30の上下動に伴う、液体槽13内との圧力差により、液体槽13内の液体16の出し入れを可能としている。
Next, a fifth embodiment shown in FIG. 5 will be described. This embodiment relates to the exchange of the liquid 16 with respect to the
すなわち、液体槽13内の液体16を排出させる場合は、補助槽30を図示位置より下降させることによって、液体槽13内との圧力差により、その内部の液体16を補助槽30内に排出させることができる。また、液体槽13内に液体16を注入する場合は、補助槽30の底面を液体槽13の底面と同じ高さに位置させることにより、補助槽30内の液体を、その液面レベルと等しい液面レベルまで、液体槽13内に注入することができる。
That is, when the liquid 16 in the
このように構成したことにより、軸接地装置11が、回転機の運転中、作業者が接近できない場所に設置されている場合であっても、補助槽30を操作することにより、液体槽13に接近することなく、その内部の液体16を交換することが可能となる。すなわち、運転中でも安全にメンテナンスを実施することできる。
With this configuration, even when the
上述した各実施の形態では、接地板12を円板状の金属体としたが、これに限らず、例えば扇形の金属体を回転軸の外周に沿って取り付けたり、複数の短冊状の金属体を回転軸の外周に沿って放射状に配置してもよい。
In each of the embodiments described above, the
また、接地板12は、一体の軸12aを介して、回転機本体の回転軸14に一体的に連結していたが、軸12aを用いずに、回転軸14の外周に直接取り付けてもよい。
Further, although the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11・・・軸接地装置
12・・・接地板
13・・・液体槽
14・・・回転軸
16・・・液体
17・・・接地端子
18・・・導体
24・・・外部電源
30・・・補助槽
31・・・管路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
内部に導電性の液体が収容され、この液体と前記接地板とが接触するように設置された液体槽、及び前記液体内から外部へ導出される導体と接続する端子と、
を備えたことを特徴とする回転機の軸接地装置。 A ground plate integrally attached to the rotating shaft of the rotating machine so as to extend in the radial direction;
Conductive liquid is contained inside, a liquid tank installed so that the liquid and the ground plate are in contact with each other, and a terminal connected to a conductor led out from the liquid, and
A shaft grounding device for a rotating machine.
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